Микросотовая система телеметрии и учета "Невод Инфор" в масштабах города и области
Для передачи данных во всем мире предоставляются нелицензируемые (ISM - Industrial, Scientific, Medical) диапазоны. В Российской Федерации на основании Решения Государственной комиссии по радиочастотам (ГКРЧ) № 08-24-01-001 от 28.04.2008 и № 07-20-03-001 от 07.05 2007 для этих целей выделены частотные диапазоны 433.075 - 434.750 МГц и 868,7-869,2 МГц. Эти радиочастоты могут использоваться без оформления специального разрешения ГКРЧ и совершенно бесплатно

Проблема большинства густонаселенных районов - мелких и крупных городов, мегаполисов в особенности, состоит в ограниченности жизненно важных природных ресурсов при высокой концентрации населения. Необходимость рационализации природопользования ставит вопросы экономии ресурсов и, как следствие, контроля их использования и оптимизации технологических процессов.

Сложность современных технологических процессов требует все боле высокой степени автоматизации - без этого невозможно ни эффективное управление производством, ни контроль качества, ни обеспечение должной степени безопасности.

Широкий спектр решаемых задач требует от системных интеграторов гибкого подхода и универсальности технических решений, позволяющих быстро и качественно строить экономически эффективные комплексы АСУ. Каждый объект автоматизации имеет свои особенности, которые необходимо учитывать на всех стадиях проекта - от формирования технического предложения до ввода системы в эксплуатацию. Распределенный сбор данных является одним из важнейших звеньев автоматизированных систем, во многом определяющих надежность их функционирования.

При этом линии обмена данными часто оказываются одним из самых проблемных участков. Проводные линии надежны и обеспечивают высокую скорость сбора данных, но их прокладка и эксплуатация в случае построения масштабных комплексов требует значительных затрат. Беспроводные каналы передачи информации в большей степени подвержены влиянию помех, но с учетом их большей гибкости оказываются во многих случаях предпочтительнее. Ведь при развитии сети передачи данных гораздо проще изменить имеющуюся конфигурацию беспроводной сети, нежели изменять кабельную инфраструктуру.

Обязательная сертификация и решение вопросов выделения частотных ресурсов стоят на пути широкомасштабного внедрения беспроводных радиосетей телеметрии. Проблемы с сертификацией обусловили наличие на Российском рынке преимущественно дорогостоящих импортных решений в этой области, отечественное же оборудование далеко не все, к сожалению, оказывается пригодным для построения распределенных сетей передачи телеметрической информации.

Система передачи цифровых данных "Невод-Инфор".

Обобщением богатого опыта построения современных АСУ ООО "Геолинк" явилось создание интеллектуальной микросотовой системы сбора телеметрических данных "Невод-Инфор", рассчитанной на использование в различных климатических условиях, быстро разворачиваемой и легко масштабируемой.

Реформа жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ), а также современные экономические реалии требуют от городских служб эксплуатации водяных, тепловых, газовых и электрических сетей качественно нового подхода к использованию автоматизированных систем сбора данных и управления. Подобные системы эффективно помогают решать такие задачи, как точный учет для осуществления взаиморасчетов с абонентами, рациональное использование ресурсов, оперативный контроль и управление, предотвращение и оперативная ликвидация аварий.

Специфика сферы ЖКХ, а именно: большое количество территориально-распределенных узлов учета, отсутствие линий связи, труднодоступные места установки аппаратуры учета, недостаток финансирования, несомненно, должна находить отражение в применяемых в этой отрасли системах.

Разработанная ООО "Геолинк" автоматизированная система сбора данных и управления "Невод Инфор" отвечает всем вышеперечисленным требованиям и оптимизирована для применения в ЖКХ, энергосетях промышленных предприятий и на других подобных объектах.

Области применения.

Система сбора данных "Невод-Инфор" может применяться в территориально-распределенных системах учета, телеметрии и управления:

• Коммунальное хозяйство: учет воды и тепла, контроль давления в городских сетях
• Водоканалы: сбор телеметрической информации с насосных станций и скважин
• Энергетика: обмен цифровыми данными с электросчетчиков, АСУ ТП и ПП
• Системы коррозионной защиты: контроль работы станций катодной защиты
• Метеорология: связь в сети метеостанций
• Обеспечение охраны объектов

Система "Невод Инфор" позволяет решать следующие задачи

• Автоматизированный учет воды, газа, тепла, электроэнергии, контроль давлений и расходов в городских сетях и сетях промышленных предприятий, мониторинг станций катодной защиты, управление насосами и задвижками
• Упразднение ручного съема информации обходчиками с приборов учета и связанных с этим недостатков (неточности, экстраполирование данных, затрудненный доступ к приборам учета, нерегулярный сбор данных)
• Точный мониторинг нагрузок в городских сетях и их оптимизация
• Быстрое обнаружение нештатных ситуаций (аварии, критические значения технологических параметров, проникновение посторонних лиц)

Структура системы.

Система сбора данных "Невод-Инфор" предназначена для передачи в диспетчерский центр телеметрической информации, а также управления оборудованием на стационарных и подвижных объектах. В состав системы входят:

• Территориально-распределенные абонентские блоки "Невод+" (до 65000 шт.)
• Датчики, счетчики, исполнительные устройства

• Сеть интеллектуальных ретрансляторов "Невод-5Р" (до 250 шт.)
• Базовые станции

• Единая диспетчерская

Абонентские блоки "Невод+"

Абонентские блоки размещаются на объектах контроля: в подвалах и на чердаках зданий, в котельных, в павильонах скважин, на насосных станциях, на подстанциях, пунктах катодной защиты и других требуемых точках учета. Абонентские блоки могут поставляться в антивандальном конструктиве. Достоинством абонентского блока является его высокая интеграция. В отличие от модульных систем телеметрии, получивших распространение в последнее время, абонентский блок системы "Невод Инфор" в едином конструктиве объединяет аналоговые, дискретные, счетные входы, релейные и аналоговый выходы, радиомодем "Невод-5", источник питания датчиков. Высокая интеграция позволила существенно снизить стоимость, как самого абонентского блока, так и его монтажа и обслуживания.

Коммуникационные порты RS-232 и RS-485 абонентского блока обеспечивают сопряжение с интеллектуальными датчиками и исполнительными устройствами.

Технические характеристики абонентского блока "Невод+"

Межповерочный интервал абонентского блока составляет 4 года. Поверка ведется в полуавтоматическом режиме. Возможно проведение поверки с помощью переносного калибратора без демонтажа блока с объекта. Настройка абонентского блока производится с помощью клавиатуры и ЖК-индикатора. Возможна также настройка с помощью переносного терминала.

Ретрансляторы "Невод 5Р"

Ретрансляторы представляют собой радиомодемы "Невод-5" в уличном исполнении с антеннами и устанавливаются таким образом, чтобы каждый из ретрансляторов обслуживал свою группу абонентских блоков. Оптимальное расположение ретрансляторов выявляется по результатам обследования рельефа местности и анализа модели передачи данных.

Базовые станции

Базовые станции представляют собой промежуточные узлы сбора данных по радиоканалу с выделенной группы или нескольких групп абонентских блоков. Базовые станции обеспечивают передачу измерительной информации по протоколу TCP/IP, используя проводные или волоконно-оптические линии связи, в единую диспетчерскую.

Единая диспетчерская

Единая диспетчерская объединяет центральный блок приема/передачи данных и центральный сервер, обеспечивающий связь с каждым из абонентов системы. В центральный компьютер поступает информация со всех датчиков и счетчиков, он управляет сетью телеметрии и обеспечивает хранение информации в базе данных, а также ее визуализацию на экране диспетчера.

Диспетчер видит на экране развернутую карту объектов контроля и имеет возможность анализировать как текущую ситуацию, так и выборки из базы данных по любому из параметров (или группе параметров).

Также диспетчер может передавать управляющие воздействия на исполнительные механизмы (клапаны, задвижки, насосы).

Характерные черты.

• Простота интеграции в существующую инженерную инфраструктуру
• Масштабируемость. Система с микросотовой структурой может быть развернута как на отдельном предприятии, так и в масштабах крупного города
• Универсальность. В качестве оконечных устройств могут служить датчики и исполнительные механизмы в реальности любых производителей
• Устойчивость. В правильно организованной сети выход из строя одного элемента на транспортном уровне не приводит к нарушению работы системы в целом. Это - большой плюс относительно проводных линий связи
• Радиоаппаратура системы не требует регистрации в органах ГРС

Прочие характеристики системы "Невод Инфор"

• Микросотовый принцип организации сети сбора данных на базе радиомодемов "Невод-5"
• До 65000 абонентских устройств в одной системе
• До 250 ретрансляторов в одной системе
• До 16 уровней ретрансляции по каждому направлению
• Радиус зоны обслуживания одним ретранслятором - до 10 км
• Возможность установки базовых станций в качестве радиоканал/выделенная линия шлюзов для подключения к существующим общегородским информационным
• Низкое энергопотребление и возможность автономной работы абонентских блоков
• Высокий экономический эффект от внедрения системы

Изначально система "Невод-Инфор" проектировалась с учетом потребностей и специфики применения в жилищно-коммунальном хозяйстве. Большое количество точек учета, их территориальное распределение и специфические условия работы потребовали разработки экономически эффективного решения. Реализованная микросотовая структура сети передачи данных обеспечила поддержку до шестидесяти пяти тысяч абонентских блоков "Невод+". При этом сохраняется простота масштабирования и устойчивость системы.

Телеметрические данные во многих промышленных приложениях имеют относительно небольшой объем и не требуют непрерывного обновления, что смягчает скоростные требования к аппаратуре передачи данных. Это позволило значительно увеличить радиус действия системы "Невод-Инфор", повысить надежность обмена и вместе с тем снизить ее общую стоимость.

Примеры инсталляций в городских системах водоснабжения и канализации.

С 2000г. ООО "Геолинк" участвует в организации автоматизированной системы учета технологических параметров Люберецкой станции аэрации. К настоящему моменту осуществлена поставка, монтаж и наладка оборудования радиосистемы передачи данных "Невод-Инфор" с тридцати одного контролируемого пункта на территории станции. В 2003 году планируется поставка еще двух узлов передачи данных. Одиннадцать контролируемых пунктов уже подключены и успешно функционируют в системе диспетчерского контроля.

В рассматриваемой системе сигналы 4:20 мА с первичных датчиков по проводным линиям связи передаются на входы блоков "Невод+" с микропроцессорным управлением и цифровым интерфейсом. Блоки "Невод+" устанавливаются в герметичных шкафах удаленных пунктов сбора информации УС-Р, их сигналы по радиоэфиру передаются на центральный диспетчерский пункт предприятия (ЦДП). Радиосеть имеет конфигурацию "звезда", центральный пункт обмена данными и передачи их в локальную сеть организован на диспетчерском пункте станции. Поскольку на территории предприятия преобладают низкие строения, практически везде обеспечиваются условия прямой радиовидимости, что позволило использовать на удаленных объектах штыревые антенны АШ-433. На ЦДП установлена базовая коллинеарная антенна и радиомодем "Невод-5" в исполнении для монтажа на открытом воздухе.

SCADA-сервер диспетчерского пункта, работающий под управлением системы iFIX, получает информацию, обрабатывает ее и предоставляет данные ЭВМ, объединенным с проводную локальную сеть. ЭВМ локальной сети станции могут использовать частично или полностью собранные данные с целью ее отображения и формирования специфических отчетов, необходимых различным службам предприятия и внешним контролирующим организациям.

Для автоматизированной системы учета электроэнергии Люберецкой станции аэрации также поставлены радиомодемы "Невод-5".

В настоящее время обмен данными с канализационных насосных станций г. Москвы осуществляется через коммутируемые проводные линии и систему сбора данных по радио. Существующая система обладает низкой оперативностью сбора информации, что в условиях непрерывно возрастающих информационных потоков требует увеличения скорости обмена и замены морально устаревшего оборудования.

В рамках доработки существующей системы диспетчерского контроля Отдел автоматизации МГП "Мосводоканал" совместно со специалистами компании "Геолинк" провели испытания радиоканала на базе системы "Невод-Инфор" на КНС "Яузская" и "Северное Бутово". Результаты опытной эксплуатации показали, что система сбора телеметрических данных "Невод-Инфор" обеспечивала устойчивый канал связи с ретрансляцией данных и без нее в пределах города.

В целях автоматизации коммерческого учета расхода воды в жилом секторе в ООО "Геолинк" для МП "Зеленоградводоканал" разработана и в настоящее время проходит опытную эксплуатацию автоматизированная система учета горячей и холодной воды с дистанционным сбором информации. Системой охвачены все тепловые подстанции микрорайона, сбор данных с расходомеров осуществляется дистанционно по радиоканалу с мобильного комплекта аппаратуры. Трудоемкость учета снижена в десятки раз, что позволяет эффективнее использовать рабочее время и экономить средства предприятия.

Система "Невод-Инфор" состоит из узлов контролируемых пунктов "Невод+", размещаемых в непосредственной близости от приборов учета. К одному узлу учета можно подключить до восьми расходомеров с импульсным выходом. Антенна радиомодема АШ-433 установлена внутри помещения теплового пункта в непосредственной близости от блока "Невод+". Небольшие габариты и герметичность корпуса узла учета обеспечивают удобство монтажа и долговечность оборудования.

Сбор данных осуществляется оператором при помощи мобильного комплекта аппаратуры с автомобиля. В мобильный комплект входит портативная ЭВМ с установленной программой "Невод-Водоучет", радиомодем "Невод-5" и штыревая антенна с магнитным основанием, располагаемая на крыше автомобиля. Время подготовки к работе мобильного комплекта около одной минуты. Опрос оборудования можно производить как в движении, так и во время остановки автомобиля.

За время опытной эксплуатации системы производились совместные выезды специалистов компания "Геолинк" совместно со специалистами абонентского отдела ПУ "Зеленоградводоканал". Проведенные испытания показали, что надежный передачу цифровых данных может осуществляться как в движении при объезде микрорайона по периметру, так и из одной произвольной точки внутри микрорайона. Общее время опроса шести объектов не превышает десяти секунд. Программа "Невод-Водоучет" позволяет сохранять собранные данные на жестком диске переносить данные на стационарные ЭВМ для последующей обработки.

Планируемое время опроса 100 точек учета в микрорайоне - не более двух минут. Это позволяет одному работнику абонентского отдела за один рабочий день снять показания расходомеров холодной и горячей воды на всей территории г. Зеленограда, перенести их на офисную ЭВМ и обработать. Это в десятки раз снижает трудоемкость учета и обработки данных, высвобождая время работников и средства предприятия.

Перспективы развития.

В условиях современного города радиосети обмена данными являются гибким инструментом развертывания систем учета и управления в коммунальном хозяйстве, промышленности и транспорте. Автоматизированная система "Невод-Инфор" позволяет коренным образом изменить подход к организации систем учета и управления городским хозяйством, многократно снизить затраты на обслуживание оборудования, повысить оперативность обмена информацией, прогнозировать возникновение аварийных ситуаций.

"Геолинк" проектирует системы АСУ и поставляет измерительную технику в области водоснабжения с 1996 г. Использование собственных уникальных решений в области передачи данных позволило развернуть десятки эффективных систем автоматизации в разных отраслях промышленности. Наша компания является разработчиком и производителем не имеющей аналогов на российском рынке микросотовой интеллектуальной системы сбора и передачи телеметрической информации по радио "Невод-Инфор".

Кроме того, "Геолинк" представляет интересы ряда иностранных производителей техники для АСУ ТП, что позволяет разрабатывать комплексные решения задач автоматизации и значительно расширяет спектр представляемого оборудования - от датчиков давления до систем экологического контроля окружающей среды.

www.geolink.ru

Дополнительная информация